隨著科技的迅速發(fā)展，汽車變速器的質(zhì)量及可靠性的要求也越來(lái)越高，其中變速器齒輪齒面粗糙度是影響質(zhì)量的主要因素之一。齒輪齒面在剃齒加工過(guò)程中，齒面會(huì)出現(xiàn)拉傷或撕傷現(xiàn)象，由于粗糙度檢查儀的測(cè)頭規(guī)格不一，加之檢測(cè)中的誤差，可能出現(xiàn)對(duì)一些不合格零件產(chǎn)生誤判，從而導(dǎo)致相嚙合齒輪齒面過(guò)早點(diǎn)蝕，使變速器噪聲增大。為將該問(wèn)題消滅在萌芽狀態(tài)，很有必要研究齒輪剃齒齒面拉傷判定標(biāo)準(zhǔn)。

齒面拉傷的相關(guān)內(nèi)容

1.齒面拉傷的定義

拉傷屬于齒輪齒面缺陷的一種常見(jiàn)現(xiàn)象，是在零件熱處理前，齒面加工的最后一道工序?qū)X面去除了過(guò)量的材料，導(dǎo)致齒面出現(xiàn)輕微的凹陷。

2.齒面拉傷產(chǎn)生的機(jī)理

在加工齒面工序時(shí)，由于工作臺(tái)振動(dòng)、刀具未清理干凈而使工件粘有微小鐵屑，或冷卻、潤(rùn)滑油中夾雜鐵屑，或刀具嚴(yán)重磨損，都會(huì)使齒面產(chǎn)生拉傷現(xiàn)象。

3.齒面拉傷

齒面拉傷可分為齒面輕微拉傷和齒面嚴(yán)重拉傷，如圖1和圖2所示。



4.齒面拉傷的檢測(cè)方法

常用的表面粗糙度測(cè)量方法有比較法、觸針?lè)ā⒐馇蟹ā⒏缮娣ê陀∧７ǖ取?br />
(1)比較法

比較法是用已知高度參數(shù)值的粗糙度樣板與被測(cè)表面相比較，通過(guò)人的感官，亦可借助放大鏡、顯微鏡來(lái)判斷被測(cè)表面粗糙度的一種檢測(cè)方法。

(2)觸針?lè)?br />
觸針?lè)ㄓ址Q針描法，操作時(shí)利用觸針沿被測(cè)表面垂直接觸、緩慢滑行，由于被測(cè)表面粗糙不平，迫使觸針在垂直于被測(cè)表面的方向上產(chǎn)生上下位移，觸針的上下位移量通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)電子裝置加以放大，相敏檢波和功率放大后，推動(dòng)自動(dòng)記錄裝置，直接描繪出被測(cè)輪廓的放大圖形，按此圖形進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可得到Ra值或Rz值，此方法測(cè)量迅速、方便，測(cè)量精度高，并能直接讀出參數(shù)值，已獲得廣泛應(yīng)用。

(3)光切法

光切法實(shí)施時(shí)讓光線通過(guò)管內(nèi)的聚光鏡、狹縫和物鏡后，立即變成扁平的帶狀光束，以45°的傾斜角投射到被測(cè)表面上，再經(jīng)被測(cè)表面反射，形成被測(cè)表面的截面輪廓圖形，然后通過(guò)另一物鏡將此圖形放大后投影到分劃板上，以它與被測(cè)表面的交線所形成的輪廓曲線來(lái)測(cè)量表面粗糙度。應(yīng)用此法的表面粗糙度測(cè)量工具是光切顯微鏡。此法適用于測(cè)量Rz和Ry為0.5～60?mm的表面粗糙度，但需要人工取點(diǎn)，測(cè)量效率低。

(4)顯微干涉法

顯微干涉法實(shí)施時(shí)利用光波干涉原理將被測(cè)表面的形狀誤差以干涉條紋圖形顯示出來(lái)，并利用放大倍數(shù)高的顯微鏡將這些干涉條紋的微觀部分放大后進(jìn)行測(cè)量，以得出被測(cè)表面粗糙度，應(yīng)用此法的表面粗糙度測(cè)量工具稱為干涉顯微鏡。這種方法適用于測(cè)量Rz為0.025～0.8?mm的表面粗糙度。

(5)印模法

印模法是一種非接觸式間接測(cè)量方法，其原理是利用某些塑性材料做成塊狀印模貼在零件被測(cè)表面上，將零件表面輪廓印制在印模上，然后對(duì)印模進(jìn)行測(cè)量，得出粗糙度參數(shù)值。這種方法適用于大型笨重零件和儀器難以直接測(cè)量的表面。

5.齒面拉傷的危害

齒面拉傷的危害主要有五點(diǎn)。①影響齒面的耐磨性：齒面越粗糙，嚙合齒面的有效接觸面積越小，壓強(qiáng)越大，磨損就越快，如圖3所示;②影響齒輪零件的疲勞強(qiáng)度：粗糙零件的表面存在較大的波谷，它們像尖角缺口和裂紋一樣，對(duì)應(yīng)力集中很敏感，從而影響零件的疲勞強(qiáng)度，如圖4所示;③影響齒面的抗腐蝕性：粗糙的表面易使腐蝕性氣體或液體通過(guò)表面的微觀凹谷滲入到金屬內(nèi)層，造成齒面腐蝕;④影響齒輪零件的接觸剛度：接觸剛度是零件結(jié)合面在外力作用下，抵抗接觸變形的能力;⑤影響齒輪的測(cè)量精度：零件被測(cè)表面和測(cè)量工具測(cè)量面的表面粗糙度都會(huì)直接影響測(cè)量的精度，尤其是在精密測(cè)量時(shí)影響更大。



測(cè)量方法在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中的局限性

上述測(cè)量方法在大批量汽車齒輪剃齒加工的實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中分別存在著局限性：①行業(yè)內(nèi)對(duì)剃齒表面無(wú)相關(guān)表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)樣塊，更無(wú)關(guān)于拉傷的判定敘述，易造成實(shí)際工作中無(wú)據(jù)可依，拉傷判定僅依靠檢驗(yàn)、技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，人為因素較多，無(wú)法做到客觀公正;②觸針?lè)ㄊ褂米顬槠毡椋珜?duì)位于齒輪邊緣部位的拉傷，在采點(diǎn)過(guò)程中不能完全覆蓋拉傷部位，仍然存在測(cè)量受限、數(shù)據(jù)誤差過(guò)大等問(wèn)題，得出的數(shù)據(jù)不夠可靠;③光切法和干涉法所使用的儀器，大多數(shù)生產(chǎn)廠并不配備，不能滿足大批量生產(chǎn)過(guò)程中快速出具檢測(cè)結(jié)果的要求，此外由于印模材料不能完全充滿被測(cè)表面微小不平度的谷底，所以測(cè)得數(shù)值需進(jìn)行修正;④現(xiàn)場(chǎng)操作者及檢驗(yàn)員不具備檢測(cè)手段，送檢時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易造成加工過(guò)程等待，生產(chǎn)效率不高。

齒面拉傷標(biāo)準(zhǔn)的建立

以往齒面拉傷的判定過(guò)程為：熱處理前當(dāng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)齒面拉傷后，通過(guò)測(cè)量齒面粗糙度和經(jīng)驗(yàn)來(lái)評(píng)定齒面是否符合設(shè)計(jì)及工藝要求。

這一方式屬于事后檢驗(yàn)，為將齒面拉傷現(xiàn)象消滅在萌芽狀態(tài)，故總結(jié)我公司齒輪設(shè)計(jì)研究結(jié)論，結(jié)合多年來(lái)齒輪售后故障中早期磨損現(xiàn)象的調(diào)研結(jié)果，同工藝研究部門共同確立了《剃齒工序齒面質(zhì)量目測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》。以生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)快速判定零件表面是否拉傷和拉傷的程度分級(jí)，便于現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)調(diào)整加工過(guò)程參數(shù)，將拉傷問(wèn)題消除在萌芽狀態(tài)，也便于對(duì)不合格品進(jìn)行判定及處理。

《剃齒工序齒面質(zhì)量目測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》分為合格、可讓步及報(bào)廢三級(jí)，其中報(bào)廢等級(jí)如圖5所示。


《剃齒工序齒面質(zhì)量目測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》在熱前齒面加工最后一道工序(剃齒工序)進(jìn)行控制，減少了不必要的浪費(fèi)。標(biāo)準(zhǔn)通俗易懂，簡(jiǎn)便易行，適合操作人員在加工過(guò)程中使用。

《剃齒工序齒面質(zhì)量目測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》下發(fā)執(zhí)行后的一年時(shí)間內(nèi)，我公司無(wú)一例零件出現(xiàn)因齒面拉傷造成報(bào)廢的現(xiàn)象，且現(xiàn)場(chǎng)操作人員普遍反映該標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)潔、明確，非常實(shí)用，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

總結(jié)

該判定標(biāo)準(zhǔn)既進(jìn)行了定性描述，又進(jìn)行了定量規(guī)定，填補(bǔ)了我公司齒輪加工檢測(cè)判定方面的空白，使齒輪剃齒操作人員明確了何時(shí)可繼續(xù)加工、何時(shí)則必須調(diào)整，使檢驗(yàn)人員和技術(shù)人員有了最直接的判定依據(jù)，使齒面拉傷現(xiàn)象全面可控，大大降低了變速器總成售后故障率。